Leichtbau auf den Punkt: TiAl halbiert bei additiv gefertigten Turbinenschaufeln die Masse gegenüber Nickelvarianten. Für den Serieneinsatz muss jedoch die gesamte Prozesskette aus Pulver, EB-PBF-Prozess und Qualitätssicherung reproduzierbare Ergebnisse liefern.
Additiv gefertigte Turbinenschaufeln aus Titanaluminid haben gegenüber konventionellen Schaufeln aus Nickellegierungen deutliche Gewichtsvorteile. Ein Serien-Einsatz im Flugtriebwerk ist trotzdem erst dann möglich, wenn eine abgestimmte Prozesskette aus Metallpulver, EB-PBF, Maschinenkalibrierung, Bauteilauslegung und Qualitätssicherung eine reproduzierbare Fertigung ermöglicht.
Dafür bündeln Avio Aero, Colibrium Additive und AP&C ihre Kompetenzen entlang der additiven Wertschöpfungskette. Im italienischen Cameri entstehen mit Electron Beam Powder Bed Fusion, kurz EB-PBF, TiAl-Schaufeln für die Niederdruckturbine des GE9X-Triebwerks.
Gegenüber herkömmlichen Schaufeln aus Nickellegierungen sollen sie nur halb so viel Gewicht auf die Waage bringen. Die leichteren Schaufeln tragen deshalb zu Verbrauchsverbesserungen des GE9X gegenüber dem Vorgängertriebwerk GE90-115B bei.
Die Qualität in der Prozesskette beginnt bereits beim Pulver. Chemische Zusammensetzung, Partikelgröße und -form, Fließverhalten sowie Porosität beeinflussen unmittelbar, ob sich das Material verarbeiten lässt und welche Bauteilqualität entsteht. Gerade Titanaluminid stellt durch seine Reaktivität und seine physikalischen Eigenschaften hohe Anforderungen an den Prozess. Das Pulver und metallurgische Know-how kommen aus Kanada.
Spezialisten für die EB-PBF-Anlagen übernehmen die Maschinenkalibrierung, während die Entwickler in Cameri Konstruktion und Fertigung der Schaufeln beherrschen. Für den Luftfahrteinsatz müssen zudem Pulver und Maschinen qualifiziert sowie die Fertigungsprozesse validiert werden.
Parallel arbeitet das Turin Additive Laboratory daran, Produktivität und Effizienz der additiven Prozesse zu steigern und die Bauteilkosten zu senken. Automatisierung und künstliche Intelligenz sollen dabei weitere Prozessschritte unterstützen. Bei der Inspektion beschleunigt KI bereits die Bildanalyse; die abschließende Qualitätsprüfung bleibt laut Quelle Aufgabe der Fachkräfte.
Bild oben: Dario Mantegazza, Chief Manufacturing Engineer bei Additive Business at Avio Aero. (Quelle: Colibrium Additive)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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